package projorientado.image;

import java.awt.Color;
import java.awt.image.BufferedImage;

/**
 *  Representa uma imagem de apenas em uma camada.<BR>
 *  Uma camada pode ser considerado uma componente da cor.
 */
public class ImageLayerData {

    /**
//     * Dados da imagem, cada posição desse vetor representa um pixel.
     */
    private float[][] imageData;
    private int width,height;
    
    public ImageLayerData(int width, int height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
        imageData = new float[width][height];
    }
    
    public ImageLayerData(float[][] f) {
        if (f != null) {
            this.width = f.length;
            if (f[0] != null) {
                this.height = f[0].length;
            } else {
                this.height = 0;
            }
            imageData = f;
        } else {
            this.width = 0;
            this.height = 0;
            imageData = null;
        }
    }
    
    /**
     * Define um pixel.
     * @param x coordenada x
     * @param y coordenada y
     * @param value valor do pixel
     */
    public void setPixel(int x, int y, float value) {
        imageData[x][y] = value;
    }
    
    /**
     * Retorna um pixel.
     * @param x coordenada x
     * @param y coordenada y
     * @return valor do pixel
     */
    public float getPixel(int x, int y) {
        return imageData[x][y];
    }
    
    /**
     * Duplica o objeto.
     * @return clone a imagem
     */
    @Override
    public ImageLayerData clone() {
        return copyRect(0,0,width,height);
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        StringBuffer str = new StringBuffer();
        int x, y;
        for (y = 0; y < height;y++) {
            str.append('[');
            for (x=0; x < width-1;x++) {
                str.append(imageData[x][y]);
                str.append(", ");
            }
            str.append(imageData[x][y]);
            str.append("]\n");
        }
        return str.toString();
    }
    
    /**
     * Retorna uma cópia de uma região da imagem.
     * @param x coordenada x
     * @param y coordenada y
     * @param width largura
     * @param height altura
     * @return cópida a região
     */
    public ImageLayerData copyRect(int x, int y, int width, int height) {
        ImageLayerData ret = new ImageLayerData(width,height);
        for(int i = x; i < (x+width); i++)
            System.arraycopy(imageData[i], y, ret.imageData[i-x], 0, height);
        return ret;
    }
    
    /**
     * Extrai a camanda de brilho da image.<BR>
     * Basicamente extrai a imagem em preto e branco.
     * @param image imagem
     * @return camada de brilho da imagem
     */
    public static ImageLayerData extractBrightnessLayer(BufferedImage image) {
        ImageLayerData ret = new ImageLayerData(image.getWidth(),image.getHeight());
        for(int x = 0; x < image.getWidth(); x++) {
            for(int y = 0; y < image.getHeight(); y++) {
                ret.setPixel(x, y, getBrightness(image.getRGB(x, y)));
            }
        }
        return ret;
    }
    
    /**
     * Renderiza os dados da camanda dentro da imagem em formato preto e branco.
     * @param image imagem
     * @return imagem de entrada
     */
    public BufferedImage drawBWIntoImage(BufferedImage image, int tx, int ty) {
        for(int x = 0; x < width; x++) {
            for(int y = 0; y < height; y++) {
                float v = getPixel(x,y);
                image.setRGB(x+tx, y+ty, new Color(v,v,v).getRGB());
            }
        }
        return image;
    }
    
    /**
     * Retorna os dados da camanda dentro de uma imagem no formato preto e branco.
     * @return imagem da camanda
     */
    public BufferedImage toBWImage() {
        BufferedImage bi = new BufferedImage(width,height,BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        return drawBWIntoImage(bi,0,0);
    }
    
    /**
     * Normalização estatística dos dados.<BR>
     * Algoritmo de thresholding: http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_thresholding
     * @param coef coeficiente de normalização, varia de 0 a 1.
     */
    public void normalizeThresholding(float coef) {
        // compilar informações
        float sum = 0;
        float maximum=0;
        float minimum=0;
        float average=0;
        
        for (int x=0; x < width;x++) {
            for (int y=0; y < height;y++) {
                float pixelValue = getPixel(x,y);
                maximum = Math.max(pixelValue, maximum);
                minimum = Math.min(pixelValue, minimum);
                sum += pixelValue;
            }
        }
        int count = (width * height);
        average = sum / count;
        
        if(average == maximum)
            return;
        
        // normalização pixel a pixel
        for (int x=0; x < width;x++) {
            for (int y=0; y < height;y++) {
                float value = getPixel(x,y);
                if (value > average)
                    value = coef + (1 - coef) * (value - average) / (maximum - average);
                else
                    value =  (1 - coef) * (value - minimum) / (average - minimum);
                setPixel(x,y,value);
            }
        }
    }
    
    /**
     * Normalização adaptativa dos dados, convertendo cada pixel totalmente em estado binário.<BR>
     * Algoritmo de thresholding: http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_thresholding
     * @param radius raio de adaptação
     * @return nova instância do objeto com o resultado
     */
    public ImageLayerData adaptiveThresholding(int radius) {
        ImageLayerData ret;
        if(radius == 0) {
            ret = clone();
            ret.normalizeThresholding(1f);
            return ret;
        }
        
        ret = new ImageLayerData(width,height);
        
        for (int x=0; x < width;x++) {
            for (int y=0; y < height;y++) {
                int count = 0;
                float neighborhood = 0;
                // coletar informações dos vizinhos
                for (int ix = x-radius; ix <=x+radius; ix++) {
                    for (int iy = y-radius; iy <=y+radius; iy++) {
                        if (ix >= 0 && iy >=0 && ix < width && iy < height) {
                            neighborhood += getPixel(ix,iy);
                            count++;
                        } 
                    }
                }
                neighborhood /= count;
                if(getPixel(x,y) < neighborhood) {
                    ret.setPixel(x, y, 0f);
                } else {
                    ret.setPixel(x, y, 1f);
                }
            }
        }
        
        return ret;
    }
    
    /**
     * Calcula um ponto definido nesse objeto com escala diferente.
     * @param x coordenada x no objeto com escala
     * @param y coordenada y no objeto com escala
     * @param xScale escala x do objeto
     * @param yScale escala y do objeto
     * @return valor no ponto x,y
     */
    public float getScaledPoint(int x, int y, float xScale, float yScale) {
        int x0min, x0max, y0min, y0max, sumCount = 0;
        float sum = 0;
        if (xScale != 1.0f) {
            x0min = Math.min(width-1,(int) (x/xScale));
            x0max = Math.min(width-1,(int) ((x+1) / xScale));
        } else {
            x0min = x0max = x;
        }
        if (yScale != 1.0f) {
            y0min = Math.min(height-1,(int) (y / yScale));
            y0max = Math.min(height-1,(int) ((y+1) / yScale));
        } else {
            y0min = y0max = y;
        }
        for (int x0 = x0min; x0 <= x0max; x0++) {
            for (int y0 = y0min; y0 <= y0max; y0++) {
                sum += getPixel(x0,y0);
                sumCount++;
            }
        }
        sum /= sumCount;
        return sum;
    }
    
    /**
     * Redimensiona essa imagem dado tamanho da nova imagem.
     * @param width largura
     * @param height altura
     * @return imagem redimensionada
     */
    public ImageLayerData resize(int width, int height) throws Exception  {
        return scale(width,height);
    }

     /**
     * Redimensiona essa imagem dado a escala em cada coordenada.
     * @param xScale escala x
     * @param yScale escala y
     * @return imagem redimensionada
     */
    public ImageLayerData scale(float xScale, float yScale) throws Exception {
        int w = Math.round(this.width*xScale), h = Math.round(this.height*yScale);
        return scale(w,h);
    }
    
    /**
     * Redimensiona essa imagem dado a porcentagem do novo tamanha da imagem.
     * @param xScale escala x
     * @param yScale escala y
     * @return imagem redimensionada
     */
    public ImageLayerData scale(float perCent) throws Exception {
        return scale(perCent,perCent);
    }

    /**
     * Processa comandos de definição da imagem.
     * @param process comandos
     * @return imagem processada
     */
    public ImageLayerData process(String process) {
        // TODO: impl
        return this;
    }
    
    private ImageLayerData scale(int w, int h) throws Exception {
        float xScale = (float)w/(float)this.width;
        float yScale = (float)h/(float)this.height;
        ImageLayerData scaled = new ImageLayerData(w,h);
        scalePerPoint(scaled, w, h, xScale, yScale);
        return scaled;
    }
    
    private void scalePerPoint(ImageLayerData image, int width, int height, 
            float xScale, float yScale) {
        for(int x = 0; x < width; x++) {
            for(int y = 0; y < height; y++) {
                image.setPixel(x, y, getScaledPoint(x,y,xScale,yScale));
            }
        }
    }
    
    public ImageLayerData scale2xsai() {
        ImageLayerData result = new ImageLayerData(width*2, height*2);
        for (int x = 1; x < width - 1; x++) {
            for (int y = 1; y < height - 1; y++) {
                float B = imageData[x][y-1];
                float D = imageData[x-1][y];
                float E = imageData[x][y];
                float F = imageData[x+1][y];
                float H = imageData[x][y+1];
                result.setPixel(2*x, 2*y, D == B && B != F && D != H ? D : E);
                result.setPixel(2*x+1, 2*y, B == F && B != D && F != H ? F : E);
                result.setPixel(2*x, 2*y+1, D == H && D != B && H != F ? D : E);
                result.setPixel(2*x+1, 2*y+1, H == F && D != H && B != F ? F : E);
            }
        }
        return result;
    }
    
    public ImageLayerData scale2x() {
        ImageLayerData result = new ImageLayerData(width*2, height*2);
        for (int x = 0; x < width ; x++) {
            for (int y = 0; y < height ; y++) {
                result.setPixel(2*x, 2*y, imageData[x][y]);
                result.setPixel(2*x+1, 2*y, imageData[x][y]);
                result.setPixel(2*x, 2*y+1, imageData[x][y]);
                result.setPixel(2*x+1, 2*y+1, imageData[x][y]);
            }
        }
        return result;
    }
    
    /**
     * @deprecated 
     * @param w
     * @param h
     * @return
     * @throws java.lang.Exception
     */
    public ImageLayerData _scale(int w, int h) throws Exception {
        if (w == this.width && h == this.height) {
            return this.clone();
        }
        float[][] preResult;
        int reduceWidth, reduceHeight;
        if (w < this.width || h < this.height) {
            float xScale, yScale;
            if (w < this.width) {
                reduceWidth = w;
                xScale = (float)w/(float)this.width;
            } else {
                reduceWidth = this.width;
                xScale = 1.0f;
            }
            if (h < this.height) {
                reduceHeight = h; 
                yScale = (float)h/(float)this.height; 
            } else {
                reduceHeight = this.height;
                yScale = 1.0f;
            }
            preResult = new float[reduceWidth][reduceHeight];
            for(int x = 0; x < reduceWidth; x++) {
                for(int y = 0; y < reduceHeight; y++) {
                    preResult[x][y] = getScaledPoint(x,y,xScale,yScale);
                }
            }
        } else {
            preResult = imageData;
            reduceWidth = this.width;
            reduceHeight = this.height;
        }
        if (w != reduceWidth || h != reduceWidth) {
            UnsolvedImageLayerData u = new UnsolvedImageLayerData(preResult, w, h);
            return u.solve(UnsolvedImageLayerData.QUADRATIC_SOLUTION);
        } else {
            return new ImageLayerData(preResult);
        }
    }
    
    public void draw(ImageLayerData image, int x, int y) {
        for(int px = 0; px < image.getWidth(); px++) {
            for(int py = 0; py < image.getHeight(); py++) {
                setPixel(px+x,py+y,image.getPixel(px, py));
            }
        }
    }
    
    public void negative() {
        negative(1);
    }
    
    public void negative(float maxValue) {
        for(int x = 0; x < getWidth(); x++) {
            for(int y = 0; y < getHeight(); y++) {
                setPixel(x,y,maxValue - getPixel(x,y));
            }
        }
    }
    
    public ImageLayerData trim(float coef) {
        int w = this.width;
        int x1 = 0;
        int x2 = w;

        // esquerda para direita
        for(int x = 0; x < width; x++) {
            boolean whiteColumn = true;
            for(int y = 0; y < height; y++) {
                if(getPixel(x,y) < coef) {
                    whiteColumn = false;
                    break;
                }
            }
            if(whiteColumn) {
                x1++;
                w--;
            } else {
                break;
            }
        }

        // direita para esquerda
        for(int x = width-1; x > x1; x--) {
            boolean whiteColumn = true;
            for(int y = 0; y < height; y++) {
                if(getPixel(x,y) < coef) {
                    whiteColumn = false;
                    break;
                }
            }
            if(whiteColumn) {
                x2--;
                w--;
            } else {
                break;
            }
        }

        int h = this.height;
        int y1 = 0;
        int y2 = h;

        // cima para baixo
        for(int y = 0; y < height; y++) {
            boolean whiteLine = true;
            for(int x = 0; x < width; x++) {
                if(getPixel(x,y) < coef) {
                    whiteLine = false;
                    break;
                }
            }
            if(whiteLine) {
                y1++;
                h--;
            } else {
                break;
            }
        }

        // baixo para cima
        for(int y = height-1; y > y1; y--) {
            boolean whiteLine = true;
            for(int x = 0; x < width; x++) {
                if(getPixel(x,y) < coef) {
                    whiteLine = false;
                    break;
                }
            }
            if(whiteLine) {
                y2--;
                h--;
            } else {
                break;
            }
        }

        //
        ImageLayerData ret = new ImageLayerData(w,h);

        for(int x = x1; x < x2; x++) {
            for(int y = y1; y < y2; y++) {
                ret.setPixel(x-x1, y-y1, getPixel(x,y));
            }
        }

        return ret;
    }
    
    private boolean getSafeBitPoint(int x, int y, float coef) {
        if(x > 0 && x < width && y > 0 && y < height) {
            return getPixel(x,y) < coef;
        }
        return true;
    }
    
    private void setSafeBitPoint(int x, int y, boolean value) {
        if(x > 0 && x < width && y > 0 && y < height) {
            float v = value ? 0f : 1f;
            setPixel(x,y,v);
        }
    }

    //TODO: color util
    public static float getBrightness(int rgb) {
        Color c = new Color(rgb);
        float b = Color.RGBtoHSB(c.getRed(), c.getGreen(), c.getBlue(), null)[2];
        return b;
    }
    
    public void improveSen(float divPoint) {
        float ndp = 1 - divPoint;
        double quad = Math.PI/2;
        double angFactor1 = quad/divPoint;
        double angFactor2 = quad/ndp;
        
        for(int x = 0; x < width; x++) {
            for(int y = 0; y < height; y++) {
                double v = getPixel(x,y);
                if(v < divPoint) {
                    v = Math.sin(v*angFactor1 - quad)*divPoint + divPoint;
                } else if(v > divPoint) {
                    v = Math.sin((v-divPoint)*angFactor2)*ndp + divPoint;
                }
                setPixel(x,y,(float)v);
            }
        }
    }
    
    public void improveLin(float divPoint, float factor) {
        for(int x = 0; x < width; x++) {
            for(int y = 0; y < height; y++) {
                double v = getPixel(x,y);
                if(v <= divPoint) {
                    v -= factor;
                } else {
                    v += factor;
                }
                v = Math.max(0, Math.min(1,v));
                setPixel(x,y,(float)v);
            }
        }
    }

    public int getWidth() {
        return width;
    }

    public int getHeight() {
        return height;
    }
}
